LS18平鋪光片顯微鏡進(jìn)階應(yīng)用指南

從技術(shù)上講，所有成像步驟的目標(biāo)是期望以高通量方式拍攝理想分辨率（細(xì)胞到亞細(xì)胞）的細(xì)胞/器官/組織/完整實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D像。在眾多的成像技術(shù)中，光片顯微鏡（LightSheet Mciroscope, LSM）因其優(yōu)異的光切成像能力和高質(zhì)量的成像速度而特別適用于透明化組織或模式生物的 3D成像。實(shí)際圖像采集及應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求平衡圖像質(zhì)量、采集數(shù)據(jù)量和采集時(shí)間，不言而喻更高分辨率的圖像會(huì)增加數(shù)據(jù)量及采集時(shí)間。而隨著檢測(cè)物鏡NA值的增加，橫向分辨率比軸向分辨率增加得更快，這使得保持空間分辨率各向同性變得更加困難。所以，LSM實(shí)際使用過(guò)程如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇合理拍攝條件尤為重要。

锘海LS18平鋪光片顯微鏡不僅可以實(shí)時(shí)預(yù)覽和自動(dòng)校準(zhǔn)光片，且可以根據(jù)用戶成像應(yīng)用需求靈活調(diào)整平鋪光片數(shù)量（1-10 tile），以滿足快速和高分辨成像的不同需求。通常在某一放大倍數(shù)下，通過(guò)選擇合適的平鋪次數(shù)得到的軸向分辨率，以接近橫向分辨率即可實(shí)現(xiàn)空間分辨率的各向同性，這種性能對(duì)于重要結(jié)構(gòu)信息的判斷尤為重要，對(duì)于原始信號(hào)的保真性也尤其重要，可以更大程度的減少光學(xué)畸變對(duì)原始信號(hào)的影響及數(shù)據(jù)的解讀、分析。

LS18平鋪光片顯微鏡具有各向同性分辨率的成像能力，但我們建議用戶應(yīng)在特定應(yīng)用中合理地選擇空間分辨率及平鋪次數(shù)，兼顧數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、軟件圖像處理能力和數(shù)據(jù)分辨率之間的平衡，毋庸贅述圖像采集時(shí)間和數(shù)據(jù)量隨3D 空間分辨率和組織大小成比例增加。锘海LS18平鋪光片顯微鏡給予客戶更大權(quán)限的選擇，可靈活選擇少量平鋪、不平鋪傳統(tǒng)光片成像模式，可有效提高成像效率、縮短成像時(shí)間、減輕對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理壓力，對(duì)于僅僅是簡(jiǎn)單定性或分辨率要求不高的成像實(shí)驗(yàn)相對(duì)高效。同時(shí)亦可以選擇多次平鋪的專利模式，可以有效提升采集信號(hào)的各項(xiàng)等性空間分辨率，滿足高質(zhì)量數(shù)據(jù)的解讀需求，此類(lèi)模式在同等空間分辨率條件下，成像效率、成像時(shí)間顯著優(yōu)于傳統(tǒng)光片對(duì)數(shù)據(jù)的采集。

通過(guò)比較圖像采集和圖像重建過(guò)程，可以清楚地揭示使用常規(guī)光片顯微鏡和平鋪光片顯微鏡在相同空間分辨率下對(duì)相同樣本體積進(jìn)行成像的不同效率。

• 針對(duì)大組織樣本成像時(shí)，傳統(tǒng)光片顯微鏡空間分辨率和成像視野之間存在矛盾

• 鏡锘海LS18 平鋪光片顯微鏡，在保持大的成像視野、快的成像速度的情況下
  使用薄的光片厚度，實(shí)現(xiàn)大組織樣本高分辨率成像
  

以往我們的標(biāo)準(zhǔn)配置以高質(zhì)量的各向同性分辨率成像設(shè)置（標(biāo)準(zhǔn)模式）為主，目前考慮到客戶多樣化的需求，更加靈活的專家模式即將開(kāi)放給廣大用戶。以下展示一組成像結(jié)果的對(duì)比用于說(shuō)明不同平鋪次數(shù)成像模式之間的差異，可以讓大家更直觀地了解平鋪所帶來(lái)空間分辨率優(yōu)勢(shì)所在：

使用锘海LS18平鋪光片顯微鏡對(duì)透明化Thy1-eGFP 小鼠脊髓成像（6.3X），分別使用平鋪6次（6 tile，上行圖像）和1次（1 tile，下行圖像）模式進(jìn)行對(duì)比，如圖橫向（A-B）和軸向（C-D）更大強(qiáng)度投影（MIP）。（C）和（D）中選定區(qū)域（黃色）的放大視圖分別為（E）和（F），即使是較小胞體的形態(tài)在6 tile模式下依舊清晰可辨，但是在1 tile模式下會(huì)丟失部分信息，但是毫無(wú)疑問(wèn)1 tile的速度相比于6 tile模式至少可提升6倍之多！

平鋪 LSM 比傳統(tǒng) LSM 更有效地對(duì)具有高空間分辨率的透明化組織進(jìn)行成像，因?yàn)橥ㄟ^(guò)平移光片而不是樣本來(lái)減少對(duì)樣本的擾動(dòng)，這樣更快、更準(zhǔn)確、更靈活。锘海LS18平鋪光片顯微鏡可以與所有組織透明化方法兼容，并且可以靈活地滿足不同的成像需求，可通過(guò)相位調(diào)制對(duì)光片進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，因此也很可靠且易于操作。

锘海LS18平鋪光片顯微鏡不僅注重3D成像能力，滿足從透明化大組織中獲得所需的數(shù)據(jù)，同時(shí)還注重優(yōu)化和調(diào)整成像性能的能力，使得顯微鏡更靈活的兼容各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景。與其他光片顯微鏡不同，LS18平鋪光片顯微鏡采用專利的光學(xué)設(shè)計(jì)和相位調(diào)制方法，使其在透明化組織成像方面的能力、可靠性和靈活性更高。與其他光片顯微鏡相比，LS18平鋪光片顯微鏡具有多項(xiàng)先進(jìn)功能：首先，基于自主研發(fā)的平鋪專利技術(shù)，與傳統(tǒng) LSM 相比，平鋪光片用于樣品照明時(shí)空間分辨率和成像效率可以同時(shí)得到提高，解決空間分辨率與丞相速度之間的矛盾。其次，檢測(cè)物鏡NA、檢測(cè)放大倍率和激發(fā)光片平鋪次數(shù)可輕松調(diào)節(jié)，使顯微鏡能夠以微米級(jí)到亞微米級(jí)的空間分辨率對(duì)厘米級(jí)的透明化組織進(jìn)行3D成像。第三，由二進(jìn)制空間光調(diào)制器 (SLM) 進(jìn)行相位調(diào)制生成的照明光，可滿足樣品照明時(shí)靈活的的平鋪光片數(shù)量需求，且調(diào)制便捷只需要軟件參數(shù)設(shè)置，無(wú)需任何硬件調(diào)試。此外，通過(guò) SLM 的相位調(diào)制，可校正幾乎所有的對(duì)準(zhǔn)誤差，這重要的保障了光片顯微鏡成像性能的穩(wěn)定性及成套系統(tǒng)可靠性。顯微鏡與所有組織透明化方法兼容，并且很容易適應(yīng)通過(guò)不同方法得到的不同形狀和機(jī)械強(qiáng)度的組織成像。

參考文獻(xiàn)

Chen Y, Li X, Zhang D, et al. A Versatile Tiling Light Sheet Microscope for Imaging of Cleared Tissues. Cell Rep. 2020;33(5):108349. doi:10.1016/j.celrep.2020.108349Susaki EA, Ueda HR. Whole-body and Whole-Organ Clearing and Imaging Techniques with Single-Cell Resolution: Toward Organism-Level Systems Biology in Mammals. Cell Chem Biol. 2016;23(1):137-157. doi:10.1016/j.chembiol.2015.11.009

锘海LS18平鋪光片顯微鏡 ——專為透明化樣品設(shè)計(jì)的高速高分辨三維熒光顯微鏡成像系統(tǒng)

針對(duì)透明化樣品的3D熒光成像，采用與西湖大學(xué)高亮（平鋪光片技術(shù)發(fā)明人）實(shí)驗(yàn)室共同研制的光片顯微鏡Nuohai LS 18，其運(yùn)用創(chuàng)新的平鋪光片技術(shù)，克服了傳統(tǒng)光片顯微鏡中空間分辨率、光學(xué)層析能力和成像視野大小之間的矛盾，從而獲得均勻高分辨率的3D熒光圖像，廣泛應(yīng)用于腦科學(xué)、腫瘤學(xué)、藥物研發(fā)、干細(xì)胞研究、組織胚胎學(xué)、組織病理診斷等各個(gè)領(lǐng)域。

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組織透明化技術(shù)和光片熒光顯微技術(shù)的發(fā)展，使研究者能從宏觀到微觀對(duì)生物組織內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及生理、病理特征進(jìn)行觀察和功能性分析。锘海生物科學(xué)儀器（上海）有限公司提供完整器官的組織透明化、組織免疫熒光染色、高分辨3D顯微成像以及大數(shù)據(jù)分析一體化服務(wù)，旨在通過(guò)準(zhǔn)確、快速、多樣化的一站式科研服務(wù)為每一位生命科學(xué)工作者提供個(gè)體化/定制化的解決方案。

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